1. Fotoeffekt, uning turlari va qonunlari. Eynshteyn tenglamasi

2. Tashqi fotoeffekt qonunlarini o’rganish
Elektromagnit nurlanish ta’siri natijasida moddalardan elektronlarning ajralib chikishi xodisasiga tashqi fotoeffekt deb ataladi.
Tashqi fotoeffekt qonunlarini o‘rganish uchun 1-rasmda ko‘rsatilgan qurilmadan foydalaniladi. Xavosi so‘rib olingan trubaga ikki elektrod: anod va katod joylashtiriladi. Katodga tekshirilishi lozim bo‘lgan metal qoplanadi va D tirqish orqali monoxromatik elektromagnit nurlar bilan yoritiladi. Anod va katod orasidagi potensiallar farqi R potensiometr orqali boshqarilib, V voltmetr yordamida o‘lchanadi. Fototok galvanometr bilan o‘lchanadi.
Fotoeffektning asosiy xarakteris-tikasi J fototok anod va katod orasidagi potensiallar farqiga boq‘liqdir. Bu bog’liqligini fotoeffektning volt-amper xarakteristikasi deb ataladi. J1 va J2 yoritilayotgan yorug’lik nurining intensivligidir., qandaydir kuchlanishda I fototok to‘yinishiga erishiladi, ya’ni katoddan chiqayotgan barcha elektronlar anodga kelib tushadi. To‘yinish toki shuni ko‘rsatadiki, birlik vaqtida elektronlarning ajralib chiqishi chegaralangandir. Rasmning egri qismi katoddan elektronlar xar xil tezlikda uchib chiqishini bildiradi. Elektronlarning uchib chiqishini to‘xtatish uchun tormozlovchi elektr maydon xosil qilish kerak bo‘ladi, yoki anodga manfiy kuchlanish beriladi. Rasmdagi 2- egri chiziq‘ yorug,lik nurini intensivligi oshishi natijasida, elektronlarni birlik vaqtida katoddan ajralib chiqishi ortishini ko‘rsatadi. Fototokning 0 va U0 kuchlanishi oraligida xosil bo‘lishi, katoddan yorug’.lik nuri urib chiqarayotgan elektronlarning kinetik energiyasi 0 dan farqligini bildiradi. Shu energiya xisobiga elektronlar to‘rmozlovchi kuchlanishga nisbatan ish bajaradi va anodga yetib keladi.
Klassik to‘lqinning fizikasi yordamida faqat Stoletov qonunini tushuntirish mumkin. Fotoeffektning inersizligini, elektronlarning tezligi va kinetik energiyalari tushayotgan yoruq‘lik intensivligiga boq‘liq emasligi va tushayotgan yoruq‘lik chastotasi ortishi bilan qizil chegara mavjudligini klassik fizika qonunlari tushuntirib bera olmaydi. Klassik nazariyaga ko‘ra metalda ushlab turuvchi potensial to‘siqdan o‘ta oladigan holda keladi, ya’ni chiqish ishini bajaradi. Demak, fotoelektron energiyasi tushayotgan yoruq‘lik intensivligiga to‘q‘ri boq‘liq bo‘lishi kerak edi. Tajriba ko‘rsatadiki, tormozlovchi potensial va fotoelektronlar energiyasi intensivlikka boq‘liq bo‘lmay, tushayotgan yoruq‘lik chastotasiga boq‘liqdir.
1905 yili A.Eynshteyn fotoeffektni nazariy tushuntirib berdi. U elektromagnit kvantlarning (fotonlar) mavjudligini belgilovchi gipotezaga asoslanadi. Tushayotgan yoruq‘lik nurini elektromagnit to‘lqinlari deb qaramasdan, ularni zarrachalar kvanti yoki fotonlar deb belgiladi. Zarrachaning tezligi yoruq‘likni vakuumdagi tezligiga tengdir. Kvant energiyasi E=h bo‘lib, Plank doimiysi h=6.62-34J.S ga teng. Energiya va massa orasidagi boq‘liqlikdan foton massasi va impulsi.
Yoruq‘lik oqimidagi zarrachalar konsentratsiyasi yoruq‘lik intensivligiga boq‘liqdir. Yoruq‘lik kvanti modda bilan ta’sirlashishi natijasida o‘z energiyasini modda elektroniga beradi. Har bir kvant bitta elektronni urib chiqaradi. Elektron E=h foton energiyasini agar uning energiyasi yetarli darajada katta bo‘lsa, metaldan otilib chiqib, chiqish ishini bajaradi.Elektrondagi qolgan energiya unga kinetik energiya berishga sarflanadi. O‘zgarmas chastotali tushayotgan yoruq‘lik nurining intensivligi fotonlar konsentratsiyasiga mos ravishda o‘zgaradi. Shuning uchun fototok nurlanish intensivligiga proporsional ravishda o‘zgaradi (fotoeffetkning I-qonuni). Agar nurlanish intensivligi juda yuqori bo‘lmasa, har bir foton bittadan elektron urib chiqaradi. Bu holatda elektron tezligi va energiyasi foton energiyasiga va chastotasiga boq‘liq bo‘ladi (fotoeffektning ikkinchi qonuni). (2) tenglamadan holda Eynshteyn tenglamasi ma‘noga ega bo‘lmaydi. Bu fotoeffektning qizil chegarasi mavjudligini tushuntiradi (fotoeffektning III-qonuni).